JP7411094B2 - 新規な有機電子伝達媒介体およびこれを含む装置 - Google Patents
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Description
i)下記化学式18の化合物を1,3-プロパンスルトンを反応させて下記化学式19の化合物を得る段階;
ii)前記段階i)で得られた化学式19の化合物とアロキサン一水和物およびホウ酸を反応させて下記化学式2の化合物を得る段階。
ii)前記段階i)で得られた化学式21の化合物とアンモニア水を反応させて化学式22の化合物を得る段階;
iii)前記段階ii)で得られた化学式22の化合物と化学式23の化合物を反応させて化学式24の化合物を得る段階;および
iv)前記段階iii)で得られた化学式24の化合物とアロキサン一水和物およびホウ酸を反応させて化学式1の化合物を得る段階。
(上記式中、xは5~30である)
酸化還元酵素は、生体の酸化還元反応を触媒する酵素の総称であって、本発明では測定しようとする対象物質、例えば、バイオセンサーの場合測定しようとする対象物質と反応して還元される酵素を意味する。このように還元された酵素は、電子伝達媒介体と反応し、このとき、発生した電流変化などの信号を測定して対象物質の定量を行う。本発明に使用可能な酸化還元酵素は、各種脱水素酵素(dehydrogenase)、酸化酵素(oxidase)、エステル化酵素(esterase)などからなる群より選択される1種以上のものであってもよく、酸化還元または検出対象物質に応じて、前記酵素群に属する酵素の中から前記対象物質を基質とする酵素を選択して使用することができる。
また、作用電極は、炭素、金、白金、銀または銀/塩化銀電極を使用することができる。
製造例1:3-[(2-アミノ-4,5-ジシアノ)フェニルアミノ]プロパン-1-スルホン酸(3-[(2-amino-4,5-dicyano)phenylamino]propane-1-sulfonic acid)の合成[化学式19]
13C NMR(400MHz、DMSO):δ138.26、138.63、118.11、117.98、114.50、111.23、102.01、101.10、49.23、42.03、24.14
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Anal.Calcd for C8H4FN3:C、59.63;H、2.50;F、11.79;N、26.08。Found:C、59.59;H、2.61;N、26.10
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13C NMR(100MHz、DMSO):δ158.66、149.75、148.60、142.87、138.76、137.78、136.16、135.42、116.05、115.64、115.48、111.77、42.48
実施例1:合成
下記反応式4または反応式5により本発明に係る有機系電子伝達媒介体を合成した。
有機系電子伝達媒介体は、15mgをそれぞれの溶解度により0.1Mリン酸緩衝生理食塩水(PBS、Phosphate-Buffered Saline)や0.1Mのテトラブチルアンモニウムパークロレート(Tetrabutylammonium perchlorate)アセトニトリル溶液や0.1Mのテトラブチルアンモニウムパークロレートジメチルスルホキシド5mLに溶かす。作用電極、基準電極、対向電極を連結し、電圧の変化による電気的信号変化を測定した。
作用電極(working electrode):ガラス炭素電極(dia:3.0mm)
基準電極(Reference electrode):Ag/AgCl電極
対向電極(Counter electrode):白金ロッド(Platinum rod)
試験パラメータ
-装置:EmStat(PalmSens Co.)、CHI1040C(CH Instruments Co.)
-測定法(Technique):サイクリックボルタンメトリー(cyclic voltammetry)
-電位範囲(Potential range):-1.0~1.0V
-走査(スキャン)速度(Scan rate):10mV/s
Claims (15)
- 下記化学式1の構造を有する、有機電子伝達媒介体:
上記式中、Rは、-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NO2、-CN、-CO2H、-SO3H、-NHNH2、-SH、-OH、-NR1R2、非置換または置換の炭素数1~6のアルキル基、非置換または置換の炭素数2~6のアルケニル基、または非置換または置換の炭素数6~10のアリール基であり、前記R1およびR2は、それぞれ独立して、H、炭素数1~3のアルキル、または-COOR3であり、前記R3は、炭素数1~6のアルキルである。
L(リンカー)は、結合(bond)、置換または非置換の炭素数1~20のアルキル基、置換または非置換の炭素数2~20のアルケニル基、置換または非置換の炭素数2~50のエチレンオキシド基、置換または非置換の炭素数2~50のエチレンアミン基、置換または非置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数6~30のアリール基あるいはアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数5~30のヘテロアリール基あるいはヘテロアリールオキシ基からなる群より選択される1種以上である。 - 前記L中の非置換の炭素数1~20のアルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基およびデカン基からなる群より選択される1種以上であり、
置換または非置換の炭素数2~50のエチレンオキシド基は(-OCH2CH2-)nでnが1~20であるエチレンオキシド基からなる群より選択される1種以上であり、
置換または非置換の炭素数2~50のエチレンアミン基は(-NHCH2CH2-)nでnが1~20であるエチレンアミン基からなる群より選択される1種以上であり、
置換または非置換の炭素数1~30のアルコキシ基は、メトキシ(methoxy)、エトキシ(ethoxy)、プロポキシ基(propoxy)、イソプロポキシ(isopropoxy)、ブトキシ基(butoxy)、t-ブトキシ(tert-butoxy)、ペンタノキシ基(pentanoxy)、ヘキサノキシ基(hexanoxy)、ヘプタノキシ(heptanoxy)、オクタノキシ(octanoxy)、デカノキシ(decanoxy)、アルキル-デカノキシ(2-hexyl-1-decanoxy、6-ethyl-3-decanoxy)、ドデカノキシ(dodecanoxy)、アルキル-ドデカノキシ、ウンデカノキシ(undecanoxy)、アルキル-ウンデカノキシ基、アリルオキシ基(allyloxy)、シクロアルキルオキシおよびシクロヘキシルオキシ(cyclohexyloxy)からなる群より選択される一つであり、
置換または非置換の炭素数6~30のアリール基あるいはアリールオキシ基は、フェニル基、ベンジル基、トリル基、ナフタレン基、フェナントレニル基、アルキルフェニル基、およびフェニルオキシ基、ベンジルオキシ基、トリルオキシ基、ナフタレンオキシ基、フェナントレンオキシ基およびアルコキシフェニル基からなる群より選択される一つであり、
置換または非置換の炭素数5~20のヘテロアリール基あるいはヘテロアリールオキシ基は、フリル、チオフェニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、チアゾリル、チアジアゾリル、イソチアゾリル、イソオキサゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、フラザニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、イソベンゾフラニル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンゾイソキサゾリル、ベンゾオキサゾリル、イソインドリル、インドリル、インダゾリル、ベンゾチアジアゾリル、キノリル、イソキノリル、キノキサリニル、カルバゾリル、フェナントリジニル、ベンゾジオキソリルからなる群より選択される一つである、請求項1に記載の有機電子伝達媒介体。 - 前記Rは、-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NO2、-CN、-CO2H、-SO3H、-NHNH2、-SH、-OH、-NR1R2、非置換または置換の炭素数1~3のアルキル基、非置換または置換の炭素数2~3のアルケニル基、またはフェニル基であり、前記R1およびR2は、それぞれ独立して、HまたはBoc(t-ブトキシカルボニル)である、請求項1に記載の有機電子伝達媒介体。
- 前記Lは、結合(bond)、置換または非置換の炭素数1~8のアルキレン、置換または非置換の炭素数2~6のアルケニル基、置換または非置換の炭素数2~6のエチレンオキシド基、置換または非置換の炭素数2~6のエチレンアミン基、置換または非置換の炭素数1~6のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数6~10のアリール基あるいはアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数5~12のヘテロアリール基あるいはヘテロアリールオキシ基からなる群より選択される1種以上である、請求項1に記載の有機電子伝達媒介体。
- 前記-L-Rは、次の構造から選択される一つである、請求項1に記載の有機電子伝達媒介体:
- 前記化学式1の構造を有する有機電子伝達媒介体は、次の化学式2~17のうちのいずれか一つの構造で表される、請求項1に記載の有機電子伝達媒介体:
- i)下記化学式18の化合物を1,3-プロパンスルトンを反応させて下記化学式19の化合物を得る段階;
ii)前記段階i)で得られた化学式19の化合物とアロキサン一水和物およびホウ酸を反応させて下記化学式2の化合物を得る段階、を含む、下記化学式2の有機電子伝達媒介体の製造方法。
- 前記1,3-プロパンスルトンの使用量は、化学式18の化合物に対して1.0~2.0当量であり、前記アロキサン一水和物の使用量は、化学式20の化合物に対して1.0~1.5当量である、請求項7に記載の製造方法。
- 前記段階i)の反応温度は50~120℃、および反応時間は2日~4日であり、前記段階ii)の反応温度は30~80℃であり、反応時間は2時間以上である、請求項7に記載の製造方法。
- i)下記化学式20の1,2-ジブロモ-4,5-ジフルオロベンゼン(1,2-dibromo-4,5-difluorobenzene)をポリメチルヒドロシロキサンと反応させた後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0){Pd 2 (dba) 3 }と1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロエン(DPPF)下でZn(CN) 2 と反応させて下記化学式21の化合物を得る段階;
ii)前記段階i)で得られた化学式21の化合物とアンモニア水を反応させて化学式22の化合物を得る段階;
iii)前記段階ii)で得られた化学式22の化合物と化学式23の化合物を反応させて化学式24の化合物を得る段階;および
iv)前記段階iii)で得られた化学式24の化合物とアロキサン一水和物およびホウ酸を反応させて化学式1の化合物を得る段階、を含む、化学式1による有機電子伝達媒介体の製造方法:
上記式中、LおよびRは請求項1で定義した通りである。 - 請求項1~6のいずれか一項に記載の有機系電子伝達媒介体およびポリビニルピリジン(Poly(vinylpyridine):PVP)あるいはポリビニルイミダゾール(Poly(vinylimidazole):PVI)、ポリアリルグリシジルエーテル(Poly allyl glycidyl ether:PAGE)からなる群より選択される1種以上の重合体骨格(backbone)を含む、酸化-還元重合体。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の有機電子伝達媒介体を含む、装置。
- 前記装置は、電気化学バイオセンサーである、請求項12に記載の装置。
- 液体性生体試料を酸化還元させる酵素;および
請求項1~6のいずれか一項に記載の有機電子伝達媒介体を含む、電気化学バイオセンサー用センシング膜。 - 前記酵素は、
脱水素酵素(dehydrogenase)、酸化酵素(oxidase)、およびエステル化酵素(esterase)からなる群より選択される1種以上の酸化還元酵素;または、
脱水素酵素、酸化酵素、およびエステル化酵素からなる群より選択される1種以上の酸化還元酵素と、フラビンアデニンジヌクレオチド(flavin adenine dinucleotide、FAD)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(nicotinamide adenine dinucleotide、NAD)、およびピロロキノリンキノン(Pyrroloquinoline quinone、PQQ)からなる群より選択される1種以上の補助因子を含む、請求項14に記載の電気化学バイオセンサー用センシング膜。
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